【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及显微成像，更具体的说是涉及一种自适应扫描光场显微采集处理系统及方法。
技术介绍
1、对活体组织中的细胞和细胞器进行长时间高时空分辨率观测通常需要接近光学衍射极限的分辨能力，由于隐藏在复杂三维生命组织环境中的细胞和细胞器的运动与相互作用转身即逝，同时又跨越很大的时间尺度，给现有显微观测成像手段带来了前所未有的挑战。
2、目前，为了解决这一难题提出了转盘共聚焦显微镜、自适应光学显微镜、高速双光子显微镜和光片显微镜等各种技术手段，转盘共聚焦显微镜是在物镜像平面上放置转盘，转盘上分布着许多排列成阿基米德螺旋的针孔，各个针孔对应扫描图像上的不同区域，当转盘转动时，激光光源覆盖所有针孔的范围，实现对样品的完整扫描；自适应光学显微镜是利用自适应光学技术缓解成像过程中的波前畸变，从而提升成像质量；高速双光子显微镜是利用两个光子的相互作用来激发样品中的荧光分子，由于荧光分子的分布是不均匀的，因此在不同位置上会有不同的荧光信号，通过采集荧光信号生成高分辨显微图像；光片显微镜是通过光片显微镜结合两条相互正交的不同光路，一条用于快速宽视场的检测，另一条通过一片薄光片用于照明，进而实现显微成像。
3、然而，由于哺乳动物活体中三维组织分布、光学像差、光毒性等诸多胶着问题，导致这些技术手段仍然无法有效处理分辨率、速度、信噪比和样本健康性之间存在的矛盾，极大地制约了脑科学、肿瘤学与免疫学的深入研究。
4、具体的，由于生物组织的不透明性和空间限制，现有技术在分辨率，速度，snr和样品健康之间存在不可避免的权衡，很
5、因此，如何提供一种自适应扫描光场显微采集与处理系统及方法，通过硬件采集和软件算法处理，以超高的时空分辨率和低光毒性实现像差校正的长时间显微成像，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种自适应扫描光场显微采集处理系统及方法以解决
技术介绍
中提到的部分技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种自适应扫描光场显微采集处理系统，包括光场图像采集模块、光场图像处理模块和三维图像预览模块；
4、光场图像采集模块，用于根据需求对采集参数进行设置,实时采集扫描光场显微镜实时光场图像，并对采集的光场图像进行实时预览；
5、光场图像处理模块，用于将采集的实时光场图像进行相空间转换、像差校正、运动补偿和三维重建处理，并将重构后的光场三维数据发送至三维图像预览模块；
6、三维图像预览模块，用于将重构后的光场三维数据进行空降预览处理和三维数据叠加并进行展示。
7、优选的，光场图像采集模块包括采集参数设置单元和实时预览单元；
8、采集参数设置单元，用于设置实时光场图像的采集参数；
9、实时预览单元，用于对采集的扫描光场显微镜实时光场图像进行实时预览。
10、优选的，采集参数包括但不限于曝光时间、帧率、光源通道、激发光强度、扫描参数和图像采集模式。
11、优选的，实时预览单元包括多通道和多视角的实时预览功能，以及预览画面控制。
12、优选的，光场图像处理模块包括相空间处理单元、像素校正单元、运动补偿单元和三维重建单元；
13、空间处理单元，用于将采集的扫描光场显微镜实时光场图像转换至相空间，并根据扫描顺序的对应空间坐标，对相空间数据进行空间积分得到高分辨率光场图像；
14、像素校正单元，用于对高分辨率光场图像，基于自适应像差估计模型，估计光流误差矩阵和迭代优化泽尼克像差矩阵，进行自适应校正四维相空间像差，得到像差估计校正后的高分辨率光场图像；
15、运动补偿单元，用于对像差估计校正后的高分辨率光场图像，利用神经网络降低扫描过程中待观测样本运动造成的伪影，得到去除伪影后的高分辨率光场图像；
16、三维重建单元，用于对去除伪影处理后的优化相空间数据进行大模型三维重建，得到重构后的光场三维数据。
17、优选的，空间处理单元得到高分辨率光场图像的具体内容为：
18、
19、其中，image(x，y，u，v)为扫描原始光场数据，x和y为空间信息，u和v角度信息，r为解耦空间和角度信息的相空间转换计算，∫为空间积分计算，lfhigh(x，y；u，v)为高分辨光场图像；
20、像素校正单元得到像差估计校正后的高分辨率光场图像的具体内容为：
21、lfao＝ao(lfhigh(x，y；u，v)；p′；s)
22、其中，s为光流误差矩阵，迭代优化泽尼克像差矩阵p′＝δp+p，δp为泽尼克像差误差，p为前一次迭代得到的泽尼克像差矩阵，ao为自适应像差估计校正操作，lfao为像差估计校正后的高分辨率光场图像；
23、运动补偿单元去除伪影的具体内容为：
24、lfderartefact＝nn(lfao)
25、其中，lfderartefact为去除伪影后的高分辨率光场图像，nn为神经网络；
26、三维重建单元进行大模型三维重建的具体内容为：
27、
28、其中，表示大模型三维重建，lf3d表示重构后的光场三维数据。
29、优选的，三维图像预览模块包括空降预览处理单元和三维数据叠加单元；
30、空降预览处理单元，用于对重构后的光场三维数据进行空降采样，提取不同视角的光场三维数据，并展示三维场景在不同视角下的图像数据；
31、三维数据叠加单元，用于对重构后的光场三维数据进行轴向叠加，展示增强深度的三维图像数据。
32、一种自适应扫描光场显微采集处理方法，基于所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，包括以下步骤：
33、s1.根据需求对采集参数进行设置,实时采集扫描光场显微镜实时光场图像，并对采集的光场图像进行实时预览；
34、s2.将采集的实时光场图像进行相空间转换、像差校正、运动补偿和三维重建处理，获得重构后的光场三维数据；
35、s3.将重构后的光场三维数据进行空降预览处理和三维数据叠加并进行展示。
36、优选的，步骤s2的具体内容包括：
37、s21.将采集的扫描光场显微镜实时光场图像转换至相空间，并根据扫描顺序的对应空间坐标，对相空间数据进行空间积分得到高分辨率光场图像；
38、s22.对高分辨率光场图像，基于自适应像差估计模型，估计光流误差矩阵和迭代优化泽尼克像差矩阵，进行自适应校正四维相空间像差，得到像差估计校正后的高分辨率光场图像；
39、s23.对像差估计校正后的高分辨率光场图像，利用神经网络降低扫描过程中待观测样本运动造成的伪影，得到去除伪影后的高分辨率光场图像；
4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，包括光场图像采集模块、光场图像处理模块和三维图像预览模块；
2.根据权利要求1所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，光场图像采集模块包括采集参数设置单元和实时预览单元；
3.根据权利要求1所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，采集参数包括但不限于曝光时间、帧率、光源通道、激发光强度、扫描参数和图像采集模式。
4.根据权利要求2所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，实时预览单元包括多通道和多视角的实时预览功能，以及预览画面控制。
5.根据权利要求1所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，光场图像处理模块包括相空间处理单元、像素校正单元、运动补偿单元和三维重建单元；
6.根据权利要求5所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，空间处理单元得到高分辨率光场图像的具体内容为：
7.根据权利要求1所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，三维图像预览模块包括空降预览处理单元和三维数据
8.一种自适应扫描光场显微采集处理方法，其特征在于，基于权利要求1-7任意一项所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种自适应扫描光场显微采集处理方法，其特征在于，步骤S2的具体内容包括：
10.根据权利要求8所述的一种自适应扫描光场显微采集处理方法，其特征在于，步骤S3的具体内容包括：
...【技术特征摘要】
1.一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，包括光场图像采集模块、光场图像处理模块和三维图像预览模块；
2.根据权利要求1所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，光场图像采集模块包括采集参数设置单元和实时预览单元；
3.根据权利要求1所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，采集参数包括但不限于曝光时间、帧率、光源通道、激发光强度、扫描参数和图像采集模式。
4.根据权利要求2所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，实时预览单元包括多通道和多视角的实时预览功能，以及预览画面控制。
5.根据权利要求1所述的一种自适应扫描光场显微采集处理系统，其特征在于，光场图像处理模块包括相空间处理单元、...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢志，邬京耀，杨懿，严峻，
申请(专利权)人：浙江荷湖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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